JPH0599942A - Flow-velocity measuring apparatus using silicon - Google Patents
Flow-velocity measuring apparatus using siliconInfo
- Publication number
- JPH0599942A JPH0599942A JP3292082A JP29208291A JPH0599942A JP H0599942 A JPH0599942 A JP H0599942A JP 3292082 A JP3292082 A JP 3292082A JP 29208291 A JP29208291 A JP 29208291A JP H0599942 A JPH0599942 A JP H0599942A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow velocity
- fluid
- temperature
- silicon
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 58
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 13
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 1
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造装置
に用いるガスなどの微小な流速の測定に用いて好適であ
り、ガス、溶液等の流体に熱を与え、所定の位置におけ
る流体の温度を測定することにより流体の流速を測定す
る熱式の流速測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is suitable for use in measuring a minute flow velocity of a gas or the like used in a semiconductor manufacturing apparatus, for example, by applying heat to a fluid such as a gas or a solution, and measuring the temperature of the fluid at a predetermined position. The present invention relates to a thermal type flow velocity measuring device for measuring the flow velocity of a fluid by measuring
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、流体に熱を与え、所定の位置にお
ける流体の温度を測定することにより流体の流速を測定
する、熱式の流速測定装置として、図16(a)に示す
ように、取付板11の所定位置にセンサチップ12を取
付け、表面にコーティング13を施したものが提案され
ている。上記センサチップ12は、図16(b)に示す
ように、中央部に形成した流体加熱用のトランジスタQ
2 を挟んで対称位置に流体温度検出用のトランジスタQ
1 ,Q3を形成している。そして、上記各トランジスタ
Q1 ,Q2 ,Q3 の配列は流体がトランジスタQ1 から
Q2,Q3 に向かって流れるように設定されている
(「センサ技術」Vol.5、No.1、p.29、
〔(株)情報調査会〕、1985年)。2. Description of the Related Art Conventionally, as a thermal type flow velocity measuring device for measuring the flow velocity of a fluid by applying heat to the fluid and measuring the temperature of the fluid at a predetermined position, as shown in FIG. It is proposed that the sensor chip 12 is attached to a predetermined position of the attachment plate 11 and the surface is coated with the coating 13. As shown in FIG. 16B, the sensor chip 12 has a transistor Q for fluid heating formed in the central portion.
Transistor Q for fluid temperature detection in symmetrical position across 2
1 and Q 3 are formed. Then, the sequence of each transistor Q 1, Q 2, Q 3 fluid is set to flow towards the Q 2, Q 3 from the transistor Q 1 ( "Sensor Technology" Vol.5, No.1, p.29,
[Information Research Group, Inc.], 1985).
【0003】上記構成の流速測定装置は、中央に位置す
るトランジスタQ2のコレクタ損失により流体を加熱
し、加熱された流体が移動することによりトランジスタ
Q3 の形成位置に達するので、トランジスタQ2 を挟ん
で対称位置に形成されたトランジスタQ1 ,Q3 によ
り、それぞれ全く加熱されていない流体の温度に対応す
る信号と、加熱された流体の温度に対応する信号とを
得、このようにして得られた両信号の差に基づいて流体
の流速を算出するものである。[0003] flow rate measurement device with the above structure, the fluid is heated by the collector loss of the transistor Q 2 to which is located in the center, since the heated fluid reaches the forming position of the transistor Q 3 by moving the transistor Q 2 With the transistors Q 1 and Q 3 formed at symmetrical positions with respect to each other, a signal corresponding to the temperature of the fluid not heated at all and a signal corresponding to the temperature of the heated fluid are obtained, and thus obtained. The flow velocity of the fluid is calculated based on the difference between the two signals thus obtained.
【0004】また、原理は同じで、全く加熱されていな
い流体の温度と加熱された流体の温度との差を測定する
ために、1対のトランジスタのかわりに、基板の所定位
置に形成した発熱部を挟んで1対の接点が対向するよう
に、例えば、銅−コンスタンタンの薄膜熱電対を形成し
た例がある(特開昭62−144074号公報)。In addition, the principle is the same, and in order to measure the difference between the temperature of the fluid not heated at all and the temperature of the fluid heated at all, heat generated at a predetermined position of the substrate instead of a pair of transistors. For example, there is an example in which a thin film thermocouple of copper-constantan is formed so that a pair of contacts face each other with a portion sandwiched therebetween (Japanese Patent Laid-Open No. 62-144074).
【0005】この構成の流速測定装置は、発熱部に通電
することにより、流体を加熱することができ、この発熱
部を挟んで1対の接点が対向するように配置した薄膜熱
電対により、全く加熱されていない流体の温度と加熱さ
れた流体の温度との差に対応する起電力が出力される。
この起電力に基づいて必要な演算を行うことにより、流
体の流速を算出することができる。The flow velocity measuring device having this structure can heat the fluid by energizing the heat-generating portion, and the thin-film thermocouple arranged so that the pair of contacts face each other across the heat-generating portion causes An electromotive force corresponding to the difference between the temperature of the unheated fluid and the temperature of the heated fluid is output.
The flow velocity of the fluid can be calculated by performing a necessary calculation based on this electromotive force.
【0006】従来の流速測定装置の特性は、図4に示す
ようになる。流速が0の時、つまり、流体が止まってい
る時は、温度分布が上流側と下流側とで対称になり、従
って、サーモパイル出力は0である。流速を大きくして
いくと、(1)温度分布の発熱部の上流側と下流側での
非対称性の程度が大きくなり、また、(2)流れる流体
が奪っていく発熱部からの熱が大きくなり、流体中の温
度の絶対値は下がっていく。流速が小さい時は(1)の
効果の方が大きいため、流速を0から少しずつ大きくし
ていくと、流速が大きくなるにつれて出力が大きくなっ
ていく。流速が大きい時は(2)の効果の方が大きいた
め、流速がある程度(図4にはVpeakで示す)以上
大きくなると、流速が大きくなるにつれて出力は小さく
なっていく。出力が流速に対して単調増加の部分も単調
減少の部分もあり一義的でなく、その関係も単純ではな
い。従って、測定する最大流速がVpeakより大きい
時は、出力の値から流速を求めることができない。ま
た、最大流速がVpeakに比べて小さすぎる場合に
は、出力信号の大きさは小さくなり、十分な大きさの出
力が得られない。The characteristics of the conventional flow velocity measuring device are as shown in FIG. When the flow velocity is 0, that is, when the fluid is stopped, the temperature distribution is symmetrical between the upstream side and the downstream side, and thus the thermopile output is 0. As the flow velocity is increased, (1) the degree of asymmetry of the temperature distribution between the upstream side and the downstream side of the heat generating portion increases, and (2) the heat generated from the heat generating portion is taken away by the flowing fluid. The absolute value of the temperature in the fluid decreases. When the flow velocity is low, the effect of (1) is greater. Therefore, if the flow velocity is gradually increased from 0, the output increases as the flow velocity increases. Since the effect of (2) is greater when the flow velocity is high, when the flow velocity increases to some extent (indicated by Vpeak in FIG. 4), the output decreases as the flow velocity increases. The output has a monotonous increase and a monotonous decrease with respect to the flow velocity, which is not unique and the relationship is not simple. Therefore, when the maximum flow velocity to be measured is larger than Vpeak, the flow velocity cannot be obtained from the output value. Further, when the maximum flow velocity is too small compared to Vpeak, the magnitude of the output signal becomes small and a sufficiently large output cannot be obtained.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、十分な大き
さの出力信号が得られ、かつ、出力が流速に対して単調
増加、または、単調減少となる熱式の流速測定装置を提
供しようとするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a thermal type flow velocity measuring device which can obtain a sufficiently large output signal and whose output monotonously increases or decreases with respect to the flow velocity. It is what
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、流体管の壁の
一部を構成するシリコン基板と、流路に面し前記シリコ
ン基板上に形成された、流体の移動方向に離れた2点間
の流体の温度差を測定するための測温素子と、前記2点
間の中央部に発熱部を具備するシリコンを用いた流速測
定装置であって、前記2点間の距離が流体の温度拡散率
の値を測定する最大流速の値で除した値の0.9倍以上
3.2倍以下であることを特徴とするシリコンを用いた
流速測定装置である。According to the present invention, there is provided a silicon substrate which constitutes a part of a wall of a fluid pipe, and two points which are formed on the silicon substrate and face the flow path and which are separated from each other in a fluid moving direction. A temperature-measuring element for measuring a temperature difference between fluids between the two points, and a flow velocity measuring device using silicon having a heat generating portion in a central portion between the two points, wherein a distance between the two points is a temperature of the fluid. It is a flow velocity measuring device using silicon characterized by being 0.9 times or more and 3.2 times or less of a value obtained by dividing the value of the diffusivity by the value of the maximum flow velocity for measurement.
【0009】また、発熱部は、前記2点間の中央部と流
路を挟んで対向する壁に設けてもよい。Further, the heat generating portion may be provided on a wall which faces the central portion between the two points with the flow path interposed therebetween.
【0010】また、測温素子としては、サーモパイルや
1対のダイオードや1対のトランジスタから形成され
る。The temperature measuring element is formed of a thermopile, a pair of diodes, and a pair of transistors.
【0011】[0011]
【作用】以下、図面を用いて本発明の内容を説明する。
図1に実施様態の一例を示す断面図、図2に要部上面
図、図3に鳥瞰概要断面図を示す。例えばn型であるシ
リコン基板21上に、例えばp型であるエピタキシャル
層22が形成され、このエピタキシャル層22内に例え
ばn型である第1導体層24が形成され、例えば窒化シ
リコンなどの第1絶縁層23を介して、第1導体層形成
領域40上に第2導体層26が形成される。図2に示す
ように第1導体層24と第2導体層26は各々複数あり
互いに一端同士および他端同士が例えばアルミニウムな
どの金属層27により接続されている。The contents of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment, FIG. 2 is a top view of a main part, and FIG. For example, a p-type epitaxial layer 22 is formed on an n-type silicon substrate 21, and an n-type first conductor layer 24 is formed in the epitaxial layer 22. The second conductor layer 26 is formed on the first conductor layer formation region 40 via the insulating layer 23. As shown in FIG. 2, there are a plurality of first conductor layers 24 and second conductor layers 26, and one end and the other end are connected to each other by a metal layer 27 such as aluminum.
【0012】これによって、これらの直列接続された第
1導体層24と第2導体層26からなる熱電対が複数個
ジグザグ状に直列接続されたサーモパイルが構成されて
いる。このサーモパイルは図1のAで示された位置を冷
接点、Bで示された位置を温接点とする。かりに、これ
を逆にAを温接点、Bを冷接点としてもサーモパイル出
力の正負が逆になるだけで、何ら不都合は起こらず、基
本的作用は同じである。As a result, a thermopile is formed in which a plurality of thermocouples, which are composed of the first conductor layer 24 and the second conductor layer 26 connected in series, are connected in series in a zigzag pattern. In this thermopile, the position shown by A in FIG. 1 is a cold junction, and the position shown by B is a hot junction. On the contrary, even if A is a hot junction and B is a cold junction, the positive and negative signs of the thermopile output will be reversed, no inconvenience will occur, and the basic operation will be the same.
【0013】第2導体層26は、熱電対の熱起電力の点
からは第1導体層とは反対導電型の、ここではp型の単
結晶シリコンが好ましいが、製造上の容易さからp型の
多結晶シリコンやp型のアモルファスシリコンでもよ
く、さらに簡単には金属層27と同じ、例えば、アルミ
ニウムでもよい。The second conductor layer 26 is preferably p-type single crystal silicon, which has a conductivity type opposite to that of the first conductor layer from the viewpoint of thermoelectromotive force of the thermocouple. Type polycrystalline silicon or p type amorphous silicon, and more simply the same as the metal layer 27, for example, aluminum.
【0014】この第2導体層26、金属層27が直接発
熱部28に触れないよう、それらの上部に例えば窒化シ
リコンなどの第2絶縁層25が形成される。AB間の中
点の真上の第2絶縁層25上に発熱部28が形成され
る。この発熱部28は金属層27と同じ、例えばアルミ
ニウムでよい。この発熱部28が直接流体に触れないよ
う、その上部に例えば窒化シリコンなどの第3絶縁層3
0が形成される。A second insulating layer 25 of, for example, silicon nitride is formed on the second conductor layer 26 and the metal layer 27 so that they do not come into direct contact with the heat generating portion 28. The heat generating portion 28 is formed on the second insulating layer 25 directly above the midpoint between AB. The heat generating portion 28 may be the same as the metal layer 27, for example, aluminum. The third insulating layer 3 made of, for example, silicon nitride is formed on the heat generating portion 28 so that it does not come into direct contact with the fluid.
0 is formed.
【0015】シリコン基板21と上記サーモパイルとの
間の熱的絶縁を図るため、エピタキシャル層22のうち
サーモパイルの直下部が、例えば水酸化カリウム水溶液
などを用いたエッチングにより除去され、空間36が形
成される。熱絶縁によりサーモパイル出力が大きくなる
ので、この熱絶縁を行った方が好ましいが、行わなくて
も基本的作用は変わらない。In order to achieve thermal insulation between the silicon substrate 21 and the thermopile, the portion directly below the thermopile of the epitaxial layer 22 is removed by etching using, for example, an aqueous potassium hydroxide solution, and a space 36 is formed. It Since thermal insulation increases the thermopile output, it is preferable to perform this thermal insulation, but the basic operation does not change even if this thermal insulation is not performed.
【0016】例えばパイレックスガラスなどのガラス2
9に流路となるべき溝が形成され、このガラス29とシ
リコンの相対位置合わせをして例えば陽極接合法でガラ
ス29とシリコンを接合して、図3に示すように流路が
形成される。Glass 2 such as Pyrex glass
A groove to be a flow channel is formed in 9 and the glass 29 and silicon are aligned relative to each other and the glass 29 and silicon are bonded by, for example, an anodic bonding method to form a flow channel as shown in FIG. ..
【0017】発熱部28に通電し、一定のパワーで発熱
させる。この熱により、流体内に温度分布ができる。こ
の温度分布が、発熱部28を中心として上流側と下流側
とで非対称になれば、発熱部28を中心として上流側と
下流側とに対称に配置されたサーモパイルの冷接点Aと
温接点Bとの間に温度差が生じる。サーモパイルはこの
温度差に比例した出力を示す。温度分布の非対称性は、
流体の流速によって変わるため、流速が変わるとサーモ
パイル出力が変わる。流速が0の時、つまり、流体が止
まっている時は、温度分布が上流側と下流側とで対称に
なり、従って、サーモパイル出力は0である。流速が大
きくなるにつれて温度分布の非対称性は大きくなり、従
って、サーモパイル出力も大きくなる。The heating portion 28 is energized to generate heat with a constant power. This heat creates a temperature distribution within the fluid. If this temperature distribution is asymmetric between the upstream side and the downstream side with respect to the heat generating portion 28, the cold junction A and the hot junction B of the thermopile symmetrically arranged with respect to the heat generating portion 28 on the upstream side and the downstream side. There is a temperature difference between and. The thermopile shows an output proportional to this temperature difference. The asymmetry of the temperature distribution is
As the flow velocity changes, the thermopile output changes as the flow velocity changes. When the flow velocity is 0, that is, when the fluid is stopped, the temperature distribution is symmetrical between the upstream side and the downstream side, and thus the thermopile output is 0. As the flow velocity increases, the asymmetry of the temperature distribution increases, and therefore the thermopile output also increases.
【0018】このサーモパイル出力特性は、サーモパイ
ルの冷接点と温接点との間の距離をL、流速をV、流体
の温度拡散率をαとした時、数式(1)で表されるペク
レ数で決まる。 ペクレ数=L・V/α (1)This thermopile output characteristic is the Peclet number expressed by the equation (1), where L is the distance between the cold junction and the hot junction of the thermopile, V is the flow velocity, and α is the temperature diffusivity of the fluid. Decided. Peclet number = LV / α (1)
【0019】図5に出力とペクレ数との関係を示す。ペ
クレ数が0の時、出力は0である。ペクレ数が0から大
きくなっていくと出力はだんだん大きくなり、ペクレ数
がおよそ3.2の時出力は最大値をとり、さらにペクレ
数が大きくなっていくと出力はだんだん小さくなる。FIG. 5 shows the relationship between the output and the Peclet number. When the Peclet number is 0, the output is 0. The output gradually increases as the Peclet number increases from 0, the output reaches the maximum value when the Peclet number is about 3.2, and the output gradually decreases as the Peclet number further increases.
【0020】ペクレ数は流速に比例する。従って、図5
において、流速0から最大流速に対応するペクレ数範囲
は、0から最大流速に対するペクレ数までである。この
範囲で、出力が流速に対して単調増加(Bを冷接点とし
てAを温接点とした場合は、単調減少)となるために
は、最大流速に対するペクレ数は3.2以下でなければ
ならない。また、最大流速に対するペクレ数が小さすぎ
ると十分な大きさの出力信号が得られない。信号雑音比
(S/N)を考慮すると、最大出力信号としては、設計
を変えることによって得られる可能性のある最大信号よ
り3dB低い値、つまり、最大信号の70%以上の大き
さの信号を得られることが望ましい。従って、ペクレ数
が3.2の場合の出力信号の70%以上の大きさの信号
を最大出力信号として得るためには、最大流速に対する
ペクレ数は0.9以上でなければならない。以上述べた
ことをまとめると、最大流速に対するペクレ数は0.9
以上かつ3.2以下でなければならない。The Peclet number is proportional to the flow velocity. Therefore, FIG.
In, the Peclet number range corresponding to the flow velocity 0 to the maximum flow velocity is from 0 to the Peclet number for the maximum flow velocity. In this range, the Peclet number with respect to the maximum flow velocity must be 3.2 or less in order for the output to monotonically increase with respect to the flow velocity (when B is a cold junction and A is a hot junction). .. Further, if the Peclet number with respect to the maximum flow velocity is too small, a sufficiently large output signal cannot be obtained. Considering the signal-to-noise ratio (S / N), the maximum output signal should be a value that is 3 dB lower than the maximum signal that can be obtained by changing the design, that is, a signal that is 70% or more of the maximum signal. It is desirable to obtain it. Therefore, in order to obtain a signal with a magnitude of 70% or more of the output signal when the Peclet number is 3.2 as the maximum output signal, the Peclet number for the maximum flow velocity must be 0.9 or more. To summarize the above, the Peclet number for the maximum flow velocity is 0.9.
Must be greater than or equal to 3.2 and less than or equal to 3.2.
【0021】従って、測定する最大流速をVmaxとし
た時、数式(2)の関係をもつ必要がある。 0.9≦L・Vmax/α≦3.2 (2) 従って、数式(3)の関係をもつ必要がある。 0.9×α/Vmax≦L≦3.2×α/Vmax (3)Therefore, when the maximum flow velocity to be measured is Vmax, it is necessary to have the relationship of the equation (2). 0.9 ≦ L · Vmax / α ≦ 3.2 (2) Therefore, it is necessary to have the relationship of Expression (3). 0.9 × α / Vmax ≦ L ≦ 3.2 × α / Vmax (3)
【0022】即ち、サーモパイルの冷接点と温接点との
間の距離が流体の温度拡散率の値を測定する最大流速の
値で除した値の0.9倍以上3.2倍以下であることが
必要である。そして、この条件が満たされていれば、十
分な大きさであり、かつ、流速に対して単調増加(Bを
冷接点としてAを温接点とした場合は、単調減少)とな
るサーモパイル出力が得られ、サーモパイル出力より流
速を求めることができる。That is, the distance between the cold junction and the hot junction of the thermopile is 0.9 times or more and 3.2 times or less of the value obtained by dividing the value of the temperature diffusivity of the fluid by the value of the maximum flow velocity. is necessary. If this condition is satisfied, a thermopile output that is sufficiently large and that increases monotonically with the flow velocity (monotonically decreases when B is a cold junction and A is a hot junction) is obtained. Therefore, the flow velocity can be obtained from the thermopile output.
【0023】本発明の流速測定装置は、例えば、半導体
製造装置に用いるガスなどの微小な流速の測定に用いて
好適であるが、このような流速では、流路壁付近の境界
層はほとんど無視でき、流路内の流速分布はほぼ一様で
あるため、流速の補正は不要である。The flow velocity measuring device of the present invention is suitable for use, for example, in measuring a minute flow velocity of a gas used in a semiconductor manufacturing apparatus, but at such a flow velocity, the boundary layer near the flow path wall is almost ignored. Since it is possible and the flow velocity distribution in the flow path is almost uniform, it is not necessary to correct the flow velocity.
【0024】また、発熱部28は、AB間の中点と流路
を挟んで対向する壁に設けてもよい。発熱部が対向する
壁にあると、発熱部より測温素子に流体を介さずに直接
伝わる熱を低減できるため、流速測定誤差を低減でき、
より高精度化できる。Further, the heat generating portion 28 may be provided on the wall which faces the midpoint between AB with the flow path interposed therebetween. When the heat generating part is on the opposite wall, the heat directly transmitted from the heat generating part to the temperature measuring element without passing through the fluid can be reduced, so that the flow velocity measurement error can be reduced.
Higher accuracy can be achieved.
【0025】また、流体の温度を測定するのには、ここ
で示したサーモパイル以外に、1対のダイオード、また
は、1対のトランジスタでも用いることができる。In addition to the thermopile shown here, a pair of diodes or a pair of transistors can be used to measure the temperature of the fluid.
【0026】[0026]
【実施例】本発明の実施例を図を参照して説明する。 実施例1 図1〜図3に実施例1の流速測定装置の構成を示す。図
1に示すように、n型シリコン基板21の上にp型エピ
タキシャル層22を形成し、このp型エピタキシャル層
22内にn型の第1導体層24を形成し、窒化シリコン
を用いた第1絶縁層23を介して、第1導体層形成領域
40上にアルミニウムを用いた第2導体層26を形成し
た。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Example 1 FIGS. 1 to 3 show the configuration of a flow velocity measuring apparatus of Example 1. As shown in FIG. 1, a p-type epitaxial layer 22 is formed on an n-type silicon substrate 21, and an n-type first conductor layer 24 is formed in the p-type epitaxial layer 22. The second conductor layer 26 made of aluminum was formed on the first conductor layer formation region 40 via the first insulating layer 23.
【0027】図2に示すように、第1導体層24と第2
導体層26は各々4本あり、互いに一端同士および他端
同士をアルミニウムを用いた金属層27により接続し
た。これによって、これらの直列接続された第1導体層
24と第2導体層26からなる熱電対が複数個ジグザグ
状に直列接続されたサーモパイルを形成した。第2導体
層26、金属層27が直接発熱部28に触れないように
窒化シリコンを用いた第2絶縁層25を形成した。AB
間の中点の真上の第2絶縁層25上に、アルミニウムを
用いた発熱部28を形成した。この発熱部28が直接流
体に触れないように窒化シリコンを用いた第3絶縁層3
0を形成した。As shown in FIG. 2, the first conductor layer 24 and the second conductor layer 24
There are four conductor layers 26 each, and one end and the other end are connected to each other by a metal layer 27 made of aluminum. As a result, a thermopile in which a plurality of thermocouples including the first conductor layer 24 and the second conductor layer 26 connected in series were connected in series in a zigzag pattern was formed. The second insulating layer 25 made of silicon nitride was formed so that the second conductor layer 26 and the metal layer 27 did not directly contact the heat generating portion 28. AB
The heat generating portion 28 made of aluminum was formed on the second insulating layer 25 directly above the midpoint between the two. The third insulating layer 3 made of silicon nitride is used so that the heat generating portion 28 does not come into direct contact with the fluid.
Formed 0.
【0028】n型シリコン基板21とサーモパイルとの
間の熱的絶縁を図るため、p型エピタキシャル層22の
うちサーモパイルの直下部を、図2に示すように、第1
絶縁層23、第2絶縁層25および第3絶縁層30に形
成したエッチング窓31より水酸化カリウム水溶液を浸
食させることにより、エッチングにより除去し、空間3
6を形成した。In order to provide thermal insulation between the n-type silicon substrate 21 and the thermopile, a portion directly below the thermopile of the p-type epitaxial layer 22 is formed as shown in FIG.
The potassium hydroxide aqueous solution is eroded through the etching window 31 formed in the insulating layer 23, the second insulating layer 25, and the third insulating layer 30 to remove it by etching, and the space 3
6 was formed.
【0029】パイレックスガラスを用いたガラス29に
流路となるべき、幅4mm、深さ100μmの溝を形成
した。このガラス29とシリコンの相対位置合わせをし
て、陽極接合によりガラス29とシリコンを接合して流
路を形成した。A groove having a width of 4 mm and a depth of 100 μm, which is to be a flow channel, was formed in the glass 29 using Pyrex glass. The glass 29 and silicon were aligned relative to each other, and the glass 29 and silicon were joined by anodic bonding to form a flow path.
【0030】窒素を流体として、最大流速を250mm
/sとした。窒素の温度拡散率は室温でおよそ22mm
2 /sである。そこで、サーモパイルの熱電対の長さ、
すなわち、サーモパイルの冷接点Aと温接点Bの距離を
窒素の温度拡散率の値を最大流速の値で除した値の0.
9倍である80μmとした。ペクレ数が3.6に相当す
る24cm3 /minの流量(流速理論値1000mm
/s)までの流速でサーモパイル出力を測ってみたとこ
ろ、図6に示す特性を得た。ペクレ数3.2に相当する
流速890mm/sで最大値をとっている。また、ペク
レ数0.9に相当する流速250mm/sでは、最大値
のおおよそ70%の値をもっている。次に、温度拡散率
が窒素とほぼ同じアルゴンを流体として、6cm3 /m
inの流量(流速理論値250mm/s)までの流速で
サーモパイル出力を測ってみたところ、図6に示すよう
な特性を得た。With nitrogen as the fluid, the maximum flow velocity is 250 mm.
/ S. The temperature diffusivity of nitrogen is about 22 mm at room temperature.
2 / s. So the length of the thermopile thermocouple,
That is, the distance between the cold junction A and the hot junction B of the thermopile, which is the value obtained by dividing the value of the temperature diffusivity of nitrogen by the value of the maximum flow velocity, is 0.
It was set to 80 μm, which is 9 times. A flow rate of 24 cm 3 / min corresponding to a Peclet number of 3.6 (flow velocity theoretical value 1000 mm
When the thermopile output was measured at flow rates up to / s), the characteristics shown in FIG. 6 were obtained. It has a maximum value at a flow velocity of 890 mm / s corresponding to a Peclet number of 3.2. Also, at a flow velocity of 250 mm / s corresponding to a Peclet number of 0.9, the value is approximately 70% of the maximum value. Next, using argon having a temperature diffusivity that is almost the same as that of nitrogen as a fluid, 6 cm 3 / m
When the thermopile output was measured at a flow rate up to a flow rate of in (flow rate theoretical value of 250 mm / s), the characteristics shown in FIG. 6 were obtained.
【0031】また、発熱部28および第3絶縁層30を
第2絶縁層25上に形成せず、そのかわりに、図7に示
すように、ガラス29に流路となるべき溝を形成し、こ
の溝の中に発熱部28を形成し、この発熱部28が直接
流体に触れないように窒化シリコンを用いた第3絶縁層
30を形成し、発熱部28がAB間の中点の真上に位置
するようにガラス29とシリコンの相対位置合わせをし
て陽極接合することにより、AB間の中点と流路を挟ん
で対向する壁に発熱部28を具備する流速測定装置も実
現できる。Further, the heat generating portion 28 and the third insulating layer 30 are not formed on the second insulating layer 25, but instead, as shown in FIG. 7, a groove to be a flow path is formed in the glass 29, A heat generating portion 28 is formed in this groove, a third insulating layer 30 made of silicon nitride is formed so that the heat generating portion 28 does not come into direct contact with the fluid, and the heat generating portion 28 is directly above the midpoint between AB. By arranging the glass 29 and silicon relative to each other so as to be positioned at the position anodic bonding, it is possible to realize a flow velocity measuring device having a heating portion 28 on the wall facing the midpoint between AB and the flow path.
【0032】また、p型エピタキシャル層22のサーモ
パイル直下部の除去を省略することにより、図8、図9
に示すように、p型エピタキシャル層22のうちサーモ
パイル直下部を除去しない流速測定装置も実現できる。Further, by omitting the removal of the portion directly below the thermopile of the p-type epitaxial layer 22, the steps shown in FIGS.
As shown in (3), it is possible to realize a flow velocity measuring device which does not remove the portion directly below the thermopile of the p-type epitaxial layer 22.
【0033】また、サーモパイル直下部を除去しない流
速測定装置は、図示しないが、p型シリコン基板内にn
型の第1導体層24を形成することにより実現すること
もできる。Although not shown, a flow velocity measuring device which does not remove the portion directly below the thermopile has an n-type inside a p-type silicon substrate.
It can also be realized by forming the first conductor layer 24 of the mold.
【0034】実施例2 図10に実施例2の流速測定装置の構成を示す。図10
に示すように、n型シリコン基板21の上にp型エピタ
キシャル層22形成し、このp型エピタキシャル層22
内にn+ 型の素子分離用アイソレーション層32を形成
し、アイソレーション層32で分離されたp型エピタキ
シャル層22内にn型拡散層33を形成し、このn型拡
散層33とp型エピタキシャル層22とでダイオードを
形成した。ダイオードは、その電圧電流特性が温度によ
り変化するため、このことを利用して温度を測定するこ
とができる。このダイオードを流れの方向に沿って2
つ、それぞれ図中A、Bの位置に配置した。この2つの
ダイオードを差動的に用い、下流側(B位置)のダイオ
ードの出力から上流側(A位置)のダイオードの出力を
減じたものを測定出力とする。Embodiment 2 FIG. 10 shows the structure of a flow velocity measuring device of Embodiment 2. Figure 10
, A p-type epitaxial layer 22 is formed on the n-type silicon substrate 21, and the p-type epitaxial layer 22 is formed.
An n + -type element isolation isolation layer 32 is formed inside, and an n-type diffusion layer 33 is formed inside the p-type epitaxial layer 22 separated by the isolation layer 32. A diode was formed with the epitaxial layer 22. Since the voltage-current characteristic of the diode changes depending on the temperature, this can be used to measure the temperature. 2 along this direction of flow
, Respectively, at positions A and B in the figure. The two diodes are used differentially, and the output of the diode on the downstream side (position B) minus the output of the diode on the upstream side (position A) is used as the measurement output.
【0035】窒化シリコンを用いた第1絶縁層23、金
属層27を形成した。金属層27が直接発熱部28に触
れないように窒化シリコンを用いた第2絶縁層25を形
成した。AB間の中点の真上の第2絶縁層25上に、ア
ルミニウムを用いた発熱部28を形成した。この発熱部
28が直接流体に触れないように窒化シリコンを用いた
第3絶縁層30を形成した。A first insulating layer 23 and a metal layer 27 made of silicon nitride were formed. The second insulating layer 25 made of silicon nitride was formed so that the metal layer 27 did not directly contact the heat generating portion 28. The heat generating portion 28 made of aluminum was formed on the second insulating layer 25 directly above the midpoint between AB. A third insulating layer 30 made of silicon nitride was formed so that the heat generating portion 28 did not come into direct contact with the fluid.
【0036】パイレックスガラスを用いたガラス29に
流路となるべき、幅4mm、深さ100μmの溝を形成
した。このガラス29とシリコンの相対位置合わせをし
て、陽極接合によりガラス29とシリコンを接合して流
路を形成した。A groove having a width of 4 mm and a depth of 100 μm, which is to be a flow channel, was formed in the glass 29 using Pyrex glass. The glass 29 and silicon were aligned relative to each other, and the glass 29 and silicon were joined by anodic bonding to form a flow path.
【0037】2つのダイオードの間隔、すなわち、AB
間の距離を280μmとした。窒素を流体として、ペク
レ数が3.8に相当する7.2cm3 /minの流量
(流速理論値300mm/s)までの流速で出力を測っ
てみたところ、図11に示す特性を得た。ペクレ数3.
2に相当する流速250mm/sで最大値をとってい
る。また、ペクレ数0.9に相当する流速70mm/s
では、最大値のおおよそ70%の値をもっている。次
に、温度拡散率が窒素の約6.8倍の150mm2 /s
であるヘリウムを流体として、ペクレ数が3.7に相当
する48cm3 /minの流量(流速理論値2000m
m/s)までの流速で出力を測ってみたところ、図12
に示す特性を得た。ペクレ数3.2に相当する流速17
00mm/sで最大値をとっている。また、ペクレ数
0.9に相当する流速480mm/sでは、最大値のお
およそ70%の値をもっている。The spacing between the two diodes, ie AB
The distance between them was 280 μm. When nitrogen was used as a fluid, the output was measured at a flow rate up to a flow rate of 7.2 cm 3 / min corresponding to a Peclet number of 3.8 (flow rate theoretical value 300 mm / s), and the characteristics shown in FIG. 11 were obtained. Peclet number 3.
It has a maximum value at a flow velocity of 250 mm / s corresponding to 2. Also, a flow velocity of 70 mm / s corresponding to a Peclet number of 0.9
Has a value of about 70% of the maximum value. Next, the thermal diffusivity is about 6.8 times that of nitrogen, 150 mm 2 / s.
Helium as a fluid, a flow rate of 48 cm 3 / min corresponding to a Peclet number of 3.7 (theoretical velocity of 2000 m
When the output was measured with the flow velocity up to m / s),
The characteristics shown in are obtained. Flow velocity 17 equivalent to Peclet number 3.2
The maximum value is taken at 00 mm / s. Further, at a flow rate of 480 mm / s corresponding to a Peclet number of 0.9, the value is approximately 70% of the maximum value.
【0038】また、発熱部28および第3絶縁層30を
第2絶縁層25上に形成せず、そのかわりに、図13に
示すように、ガラス29に流路となるべき溝を形成し、
この溝の中に発熱部28を形成し、この発熱部28が直
接流体に触れないように窒化シリコンを用いた第3絶縁
層30を形成し、発熱部28がAB間の中点の真上に位
置するようにガラス29とシリコンの相対位置合わせを
して陽極接合することにより、AB間の中点と流路を挟
んで対向する壁に発熱部28を具備する流速測定装置も
実現できる。Further, the heating portion 28 and the third insulating layer 30 are not formed on the second insulating layer 25, but instead, as shown in FIG. 13, a groove to be a flow channel is formed in the glass 29,
A heat generating portion 28 is formed in this groove, a third insulating layer 30 made of silicon nitride is formed so that the heat generating portion 28 does not come into direct contact with the fluid, and the heat generating portion 28 is directly above the midpoint between AB. By arranging the glass 29 and silicon relative to each other so as to be positioned at the position anodic bonding, it is possible to realize a flow velocity measuring device having a heating portion 28 on the wall facing the midpoint between AB and the flow path.
【0039】実施例3 図14に実施例3の流速測定装置の構成を示す。図14
に示すように、n型シリコン基板21の上にp型エピタ
キシャル層22形成し、このp型エピタキシャル層22
内にn+ 型の素子分離用アイソレーション層32を形成
し、アイソレーション層32で分離されたp型エピタキ
シャル層22内にn型拡散層33を形成し、このn型拡
散層33内にp+ 型拡散層34およびn+ 型拡散層35
を形成し、このn型拡散層33、p+ 型拡散層34、n
+ 型拡散層35とp型エピタキシャル層22とでトラン
ジスタを形成した。トランジスタは、その電圧電流特性
が温度により変化するため、このことを利用して温度を
測定することができる。このトランジスタを流れの方向
に沿って2つ、それぞれ図中A、Bの位置に配置した。
この2つのトランジスタを差動的に用い、下流側(B位
置)のトランジスタの出力から上流側(A位置)のトラ
ンジスタの出力を減じたものを測定出力とする。Embodiment 3 FIG. 14 shows the structure of a flow velocity measuring device of Embodiment 3. 14
, A p-type epitaxial layer 22 is formed on the n-type silicon substrate 21, and the p-type epitaxial layer 22 is formed.
An n + type element isolation isolation layer 32 is formed therein, an n type diffusion layer 33 is formed in the p type epitaxial layer 22 separated by the isolation layer 32, and ap is formed in the n type diffusion layer 33. + Type diffusion layer 34 and n + type diffusion layer 35
To form the n-type diffusion layer 33, the p + -type diffusion layer 34, and
A transistor is formed by the + type diffusion layer 35 and the p type epitaxial layer 22. Since the voltage-current characteristic of a transistor changes with temperature, this can be used to measure the temperature. Two of these transistors were arranged along the flow direction at positions A and B in the figure, respectively.
The two transistors are used differentially, and the output of the transistor on the downstream side (position B) minus the output of the transistor on the upstream side (position A) is used as the measurement output.
【0040】窒化シリコンを用いた第1絶縁層23、金
属層27を形成した。金属層27が直接発熱部28に触
れないように窒化シリコンを用いた第2絶縁層25を形
成した。AB間の中点の真上の第2絶縁層25上に、ア
ルミニウムを用いた発熱部28を形成した。この発熱部
28が直接流体に触れないように窒化シリコンを用いた
第3絶縁層30を形成した。A first insulating layer 23 and a metal layer 27 made of silicon nitride were formed. The second insulating layer 25 made of silicon nitride was formed so that the metal layer 27 did not directly contact the heat generating portion 28. The heat generating portion 28 made of aluminum was formed on the second insulating layer 25 directly above the midpoint between AB. A third insulating layer 30 made of silicon nitride was formed so that the heat generating portion 28 did not come into direct contact with the fluid.
【0041】パイレックスガラスを用いたガラス29に
流路となるべき、幅4mm、深さ100μmの溝を形成
した。このガラス29とシリコンの相対位置合わせをし
て、陽極接合によりガラス29とシリコンを接合して流
路を形成した。A groove having a width of 4 mm and a depth of 100 μm, which is to be a flow channel, was formed in the glass 29 using Pyrex glass. The glass 29 and silicon were aligned relative to each other, and the glass 29 and silicon were joined by anodic bonding to form a flow path.
【0042】ヘリウムを流体として、最大流速を250
mm/sとした。ヘリウムの温度拡散率はおよそ150
mm2 /sである。そこで、2つのトランジスタの間
隔、すなわち、AB間の距離を、ヘリウムの温度拡散率
の値を最大流速の値で除した値の0.9倍である540
μmとした。ペクレ数が3.6に相当する24cm3 /
minの流量(流速理論値1000mm/s)までの流
速で出力を測ってみたところ、図6に示すような特性を
得た。With helium as the fluid, the maximum flow velocity is 250
mm / s. The thermal diffusivity of helium is about 150.
mm 2 / s. Therefore, the distance between the two transistors, that is, the distance between AB is 0.9 times the value obtained by dividing the value of the thermal diffusivity of helium by the value of the maximum flow velocity 540.
μm. 24 cm 3 / corresponding to a Peclet number of 3.6
When the output was measured at a flow rate up to a flow rate of min (theoretical flow rate of 1000 mm / s), the characteristics shown in FIG. 6 were obtained.
【0043】また、発熱部28および第3絶縁層30を
第2絶縁層25上に形成せず、そのかわりに、図15に
示すように、ガラス29に流路となるべき溝を形成し、
この溝の中に発熱部28を形成し、この発熱部28が直
接流体に触れないように窒化シリコンを用いた第3絶縁
層30を形成し、発熱部28がAB間の中点の真上に位
置するようにガラス29とシリコンの相対位置合わせを
して陽極接合することにより、AB間の中点と流路を挟
んで対向する壁に発熱部28を具備する流速測定装置も
実現できる。Further, the heat generating portion 28 and the third insulating layer 30 are not formed on the second insulating layer 25, but instead, as shown in FIG. 15, a groove to be a flow channel is formed in the glass 29,
A heat generating portion 28 is formed in this groove, a third insulating layer 30 made of silicon nitride is formed so that the heat generating portion 28 does not come into direct contact with the fluid, and the heat generating portion 28 is directly above the midpoint between AB. By arranging the glass 29 and silicon relative to each other so as to be positioned at the position anodic bonding, it is possible to realize a flow velocity measuring device having a heating portion 28 on the wall facing the midpoint between AB and the flow path.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、十分な大きさの出力信
号が得られ、かつ、出力が流速に対して単調増加、また
は、単調減少となる熱式の流速測定装置を実現でき、従
って測定誤差を小さくでき、ひいては、この流速測定装
置を用いた流量コントローラーやプロセス監視システム
などの精度や信頼性を向上させることができる。According to the present invention, it is possible to realize a thermal type flow velocity measuring device in which a sufficiently large output signal is obtained and the output monotonically increases or decreases with respect to the flow velocity. The measurement error can be reduced, and the accuracy and reliability of the flow rate controller and the process monitoring system using this flow velocity measuring device can be improved.
【図1】本発明の実施例1による流速測定装置の断面図
である。FIG. 1 is a sectional view of a flow velocity measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の流速測定装置の要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the flow velocity measuring device of FIG.
【図3】図1の流速測定装置の鳥瞰概要断面図である。FIG. 3 is a schematic bird's-eye view sectional view of the flow velocity measuring device of FIG.
【図4】従来の流速測定装置の特性を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a conventional flow velocity measuring device.
【図5】流速測定装置の出力とペクレ数との関係を示し
た図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the output of the flow velocity measuring device and the Peclet number.
【図6】実施例1のサーモパイルの出力を示した図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing the output of the thermopile of the first embodiment.
【図7】発熱部が測温素子と流路を挟んで対向する壁に
ある流速測定装置例1の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of an example 1 of a flow velocity measuring device in which a heat generating portion is on a wall facing a temperature measuring element with a flow path interposed therebetween.
【図8】サーモパイル直下部のシリコンを除去しない流
速測定装置例1の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a first example of a flow velocity measuring device that does not remove silicon immediately below a thermopile.
【図9】サーモパイル直下部のシリコンを除去しない流
速測定装置例1の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of an example 1 of a flow velocity measuring device that does not remove silicon immediately below a thermopile.
【図10】本発明の実施例2による流速測定装置の断面
図である。FIG. 10 is a sectional view of a flow velocity measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図11】窒素を流体とした時の、実施例2の流速測定
装置の出力を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the output of the flow velocity measuring device of the second embodiment when nitrogen is used as a fluid.
【図12】ヘリウムを流体とした時の、実施例2の流速
測定装置の出力を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an output of the flow velocity measuring device of the second embodiment when helium is used as a fluid.
【図13】発熱部が測温素子と流路を挟んで対向する壁
にある流速測定装置例2の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a second example of a flow velocity measuring device in which a heat generating portion is on a wall that faces a temperature measuring element with a flow path interposed therebetween.
【図14】本発明の実施例3による流速測定装置の断面
図である。FIG. 14 is a sectional view of a flow velocity measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図15】発熱部が測温素子と流路を挟んで対向する壁
にある流速測定装置例3の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a third example of a flow velocity measuring device in which a heat generating portion is on a wall that faces a temperature measuring element with a flow path interposed therebetween.
【図16】従来の熱式流速測定装置を示す斜視図であ
る。FIG. 16 is a perspective view showing a conventional thermal type flow velocity measuring device.
21 単結晶シリコン基板 22 シリコンエピタキシャル層 23 第1絶縁層 24 第1導体層 25 第2絶縁層 26 第2導体層 27 金属層 28 発熱部 29 ガラス 30 第3絶縁層 36 空間 40 第1導体層形成領域 21 Single Crystal Silicon Substrate 22 Silicon Epitaxial Layer 23 First Insulating Layer 24 First Conductor Layer 25 Second Insulating Layer 26 Second Conductor Layer 27 Metal Layer 28 Heat-generating Part 29 Glass 30 Third Insulating Layer 36 Space 40 First Conductor Layer Formation region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 35/00 S 9276−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 35/00 S 9276-4M
Claims (8)
板と、流路に面し前記シリコン基板上に形成された、流
体の移動方向に離れた2点間の流体の温度差を測定する
ための測温素子と、前記2点間の中央部に発熱部を具備
するシリコンを用いた流速測定装置であって、 前記2点間の距離が流体の温度拡散率の値を測定する最
大流速の値で除した値の0.9倍以上かつ3.2倍以下
であることを特徴とするシリコンを用いた流速測定装
置。1. A temperature difference of a fluid between a silicon substrate forming a part of a wall of a fluid pipe and two points formed on the silicon substrate facing a flow path and separated from each other in a fluid moving direction. A flow velocity measuring device using a temperature-measuring element and a silicon heating element in the center between the two points, wherein the distance between the two points is the maximum for measuring the value of the temperature diffusivity of the fluid. A flow velocity measuring device using silicon, which is 0.9 times or more and 3.2 times or less of a value divided by the value of the flow velocity.
ている請求項1記載のシリコンを用いた流速測定装置。2. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 1, wherein the temperature measuring element is formed of a thermopile.
されている請求項1記載のシリコンを用いた流速測定装
置。3. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 1, wherein the temperature measuring element is formed of a pair of diodes.
成されている請求項1記載のシリコンを用いた流速測定
装置。4. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 1, wherein the temperature measuring element is formed of a pair of transistors.
板と、流路に面し前記シリコン基板上に形成された、流
体の移動方向に離れた2点間の流体の温度差を測定する
ための測温素子と、前記2点間の中央部と流路を挟んで
対向する壁に発熱部を具備するシリコンを用いた流速測
定装置であって、 前記2点間の距離が流体の温度拡散率の値を測定する最
大流速の値で除した値の0.9倍以上かつ3.2倍以下
であることを特徴とするシリコンを用いた流速測定装
置。5. A temperature difference of a fluid between a silicon substrate forming a part of a wall of a fluid pipe and two points formed on the silicon substrate facing a flow path and separated from each other in a fluid moving direction. A temperature-measuring element for performing temperature measurement, and a flow velocity measuring device using silicon having a heat generating portion on a wall facing a central portion between the two points with a flow path interposed therebetween. A flow velocity measuring device using silicon, which is 0.9 times or more and 3.2 times or less of a value obtained by dividing the value of the temperature diffusivity by the value of the maximum flow velocity for measurement.
ている請求項5記載のシリコンを用いた流速測定装置。6. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 5, wherein the temperature measuring element is formed of a thermopile.
されている請求項5記載のシリコンを用いた流速測定装
置。7. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 5, wherein the temperature measuring element is formed of a pair of diodes.
成されている請求項5記載のシリコンを用いた流速測定
装置。8. The flow velocity measuring device using silicon according to claim 5, wherein the temperature measuring element is formed of a pair of transistors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3292082A JPH0599942A (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Flow-velocity measuring apparatus using silicon |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3292082A JPH0599942A (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Flow-velocity measuring apparatus using silicon |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0599942A true JPH0599942A (en) | 1993-04-23 |
Family
ID=17777313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3292082A Withdrawn JPH0599942A (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Flow-velocity measuring apparatus using silicon |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0599942A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007071687A (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Yamatake Corp | Flow sensor |
JP2007248221A (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Yamatake Corp | Thermal type flowmeter |
JP2008039519A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Rohm Co Ltd | Acceleration sensor |
JP2013516622A (en) * | 2010-01-06 | 2013-05-13 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Fluid velocity measurement system |
WO2015186464A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | 株式会社デンソー | Mass flowmeter and speedometer |
GB2558895A (en) * | 2017-01-17 | 2018-07-25 | Cambridge Entpr Ltd | A thermal fluid flow sensor |
WO2020158155A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | オムロン株式会社 | Detection device |
US11035709B2 (en) | 2017-01-17 | 2021-06-15 | Cambridge Enterprise Limited | CMOS thermal fluid flow sensing device employing a flow sensor and a pressure sensor on a single membrane |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3292082A patent/JPH0599942A/en not_active Withdrawn
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007071687A (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Yamatake Corp | Flow sensor |
JP2007248221A (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Yamatake Corp | Thermal type flowmeter |
JP2008039519A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Rohm Co Ltd | Acceleration sensor |
JP2013516622A (en) * | 2010-01-06 | 2013-05-13 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Fluid velocity measurement system |
US9046398B2 (en) | 2010-01-06 | 2015-06-02 | Koninklijke Philips N.V. | System and method for measuring fluid flow velocity with a heater for generating a thermal marker in response to a time-varying level of power |
TWI595218B (en) * | 2014-06-03 | 2017-08-11 | Denso Corp | Mass flow meter and speed meter |
JP2016011949A (en) * | 2014-06-03 | 2016-01-21 | 株式会社デンソー | Mass flow meter and velocimeter |
CN106461438A (en) * | 2014-06-03 | 2017-02-22 | 株式会社电装 | Mass flowmeter and speedometer |
WO2015186464A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | 株式会社デンソー | Mass flowmeter and speedometer |
EP3153826A4 (en) * | 2014-06-03 | 2018-01-24 | Denso Corporation | Mass flowmeter and speedometer |
US10288464B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-05-14 | Denso Corporation | Mass flowmeter and velocimeter |
GB2558895A (en) * | 2017-01-17 | 2018-07-25 | Cambridge Entpr Ltd | A thermal fluid flow sensor |
GB2558895B (en) * | 2017-01-17 | 2019-10-09 | Cambridge Entpr Ltd | A thermal fluid flow sensor |
US11035709B2 (en) | 2017-01-17 | 2021-06-15 | Cambridge Enterprise Limited | CMOS thermal fluid flow sensing device employing a flow sensor and a pressure sensor on a single membrane |
WO2020158155A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | オムロン株式会社 | Detection device |
JP2020122747A (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | オムロン株式会社 | Detection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6460411B1 (en) | Flow sensor component | |
US4744246A (en) | Flow sensor on insulator | |
JP2757259B2 (en) | Intermediate structure of thin film microsensor for flow velocity measurement and method of manufacturing the same | |
US4733559A (en) | Thermal fluid flow sensing method and apparatus for sensing flow over a wide range of flow rates | |
US4633578A (en) | Miniature thermal fluid flow sensors and batch methods of making same | |
US20050072926A1 (en) | "Low power silicon thermal sensors and microfluidic devices based on the use of porous sealed air cavity technology or microchannel technology" | |
US7765679B2 (en) | Method of manufacturing a flow rate sensor | |
US5656773A (en) | Thermal micro flow sensor and production method thereof | |
US6378365B1 (en) | Micromachined thermal flowmeter having heating element disposed in a silicon island | |
JPH0599942A (en) | Flow-velocity measuring apparatus using silicon | |
WO1998050763A1 (en) | Integrated gas flow sensor based on porous silicon micromachining | |
JPH04372865A (en) | Measuring device of flow velocity using silicon | |
JPH0599722A (en) | Flow velocity measuring instrument using silicon | |
JP2001165731A (en) | Flow sensor and flowmeter using the same | |
CN112146717B (en) | High-sensitivity MEMS flow sensor chip | |
JP3589083B2 (en) | Thermal flow sensor | |
JPH04188024A (en) | Flow-speed measuring apparatus using silicon | |
JP2000310553A (en) | Flow sensor | |
JP3252375B2 (en) | Flow sensor | |
JPH04208814A (en) | Apparatus and method for measuring flow velocity using silicon | |
CN220398640U (en) | MEMS (micro-electromechanical systems) thermal temperature difference type gas flow sensor | |
JP2619735B2 (en) | Heat flow sensor | |
JP2002286519A (en) | Thermal flow velocity sensor | |
JP2859831B2 (en) | Flow sensor, manufacturing method and driving method thereof | |
JPS6385364A (en) | Flow velocity detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |